미적분Ⅰ함수의 극한수능 기출심화 문제 (4점 중반 이후, 킬러 직전)

선분 길이 극한

문제

직선 y=2x\displaystyle y = \sqrt{2} x 위의 점 A(t,2t)\displaystyle \mathrm{A} \left( \mathit{t} , \sqrt{2} t \right)(t>0)\left( t > 0 \right)xx축 위의 점 B(2t,0)\mathrm{B} \left( 2 \mathit{t} , 0 \right)이 있다. 선분 AB\mathrm{AB}의 중점을 C\mathrm{C}라 하고, 점 C\mathrm{C}를 지나고 선분 AB\mathrm{AB}에 수직인 직선이 직선 x=2tx = 2 t와 만나는 점을 D\mathrm{D}라 하자. 선분 CD\mathrm{CD}의 길이를 f(t)f ( t )라 할 때, limt4t216f(t)6=k\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 4} {\frac{t ^{2} - 16}{f ( t ) - \sqrt{6}} = k}이다. 3k23 k ^{2}의 값을 구하시오. [4점]

x=2tx = 2 t y=2x\displaystyle y = \sqrt{2} x

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512

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해설

C\mathrm{C}는 선분 AB\mathrm{AB}의 중점이므로 C(32t,22t)\displaystyle \mathrm{C} \left( \frac{3}{2} \mathit{t} , \frac{\sqrt{2}}{2} \mathit{t} \right) 직선 AB\mathrm{AB}의 기울기가 2\displaystyle - \sqrt{2}이므로 점 C\mathrm{C}를 지나고 직선 AB\mathrm{AB}에 수직인 직선을 ll이라 하면 직선 ll의 방정식은 y=22(x32t)+22t\displaystyle y = \frac{\sqrt{2}}{2} \left( x - \frac{3}{2} t \right) + \frac{\sqrt{2}}{2} tD\mathrm{D}는 직선 ll과 직선 x=2tx = 2 t의 교점이므로 점 D\mathrm{D}의 좌표는 D(2t,324t)\displaystyle \mathrm{D} \left( \mathit{2} t , \frac{3 \sqrt{2}}{4} t \right) f(t)=CD=(2t32t)2+(324t22t)2\displaystyle f \left( t \right) = {\overline{\mathrm{CD}}} = \sqrt{\left( 2 t - \frac{3}{2} t \right) ^{2} + \left( \frac{3 \sqrt{2}}{4} t - \frac{\sqrt{2}}{2} t \right) ^{2}}=64t\displaystyle = \frac{\sqrt{6}}{4} t limt4t216f(t)6=limt4t24264t6\displaystyle \lim\limits _{t \rightarrow 4} {\frac{t ^{2} - 16}{f \left( t \right) - \sqrt{6}} =} \lim\limits _{t \rightarrow 4} {\frac{t ^{2} - 4 ^{2}}{\frac{\sqrt{6}}{4} t - \sqrt{6}}}=limt44(t4)(t+4)6(t4)\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 4} {\frac{4 \left( t - 4 \right) \left( t + 4 \right)}{\sqrt{6} \left( t - 4 \right)}} =limt44(t+4)6\displaystyle = \lim\limits _{t \rightarrow 4} {\frac{4 ( t + 4 )}{\sqrt{6}}}=1663\displaystyle = \frac{16 \sqrt{6}}{3} k=1663\displaystyle k = \frac{16 \sqrt{6}}{3}이므로 3k2=5123 k ^{2} = 512

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